煤制二甲醚

合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH
CO +H2O =CO2 +H2
2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 一步法多采用双功能催化剂，该催化剂一般由2 类催化剂物理混合而成，其中一类为合成甲醇 催化剂，如Cu-Zn-Al(O）基催化剂，BASFS385和ICI-512等；另一类为甲醇脱水催化剂， 如氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、 ZSM-5分子筛、丝光沸石等。
21世纪清
洁能源 优越二甲醚性？
氟里昂替代物 民用燃料 汽车燃料 合成低碳烯烃 化工原料
气雾剂 致冷剂 醇醚燃料 液化气 乙烯 丙烯 甲基化剂 其它化工产品
7
煤制二甲醚的优势
01
资源方面的宏观决策
02
从煤化工开发的角度
03
Baidu Nhomakorabea
工艺合成的先天优势
04
环境保护方面的意义
煤制二甲醚合成方法主要有一步法和甲
甲醇制二甲醚的工艺生产过程包括甲醇加热、 蒸发，甲醇脱水，甲醚冷却、冷凝及粗醚精 馏，该法是目前国内外主要的生产方法。
流程设计模块示意图
甲醇循环
甲醇
反应器
进料 图1 流程模块图
二甲醚
分离系统 水
图 2甲醇气相脱水生产二甲醚流程图
1－精馏塔 ; 2—汽提塔 ; 3—反应器4—甲醇泵 ; 5—洗涤塔 ; 6—冷凝器 ;7, 8—热交换
煤制二 甲醚
序言
进入2丨世纪，随着我国经济的迅猛发展， 对能 源的需求日益增加，目前，我国已成为 仅次于美国 的能源消费大国。我国煤炭储量 丰富，但石油和天 然气资源相对不足，因而 依靠煤的气化、液化发展_ 清洁燃料，不仅 是能源发展的战略问题，也是我国 经济高速 发展面临的现实问题。用煤气化生产二甲 醚， 不仅解决煤炭直接燃烧带来的不便和环境污 染，同时也为煤炭综合利用开辟了广阔前景。
爆炸极限、空气 / v％ 3～17
闪点 / ℃
-41
液体密度/ kg・L-1
0.67
蒸气压 / MPa
0.51
二甲醚是一种重要的化工原料，可用于一些精细化学品的合成， 其最大的用途是能够作为城市煤气以及液化石油气的替代品， 并且还可以替代柴油作为汽车燃料，这对于缓解我国能源紧缺的 问题非常有利。随着近些年来煤化工的不断发展，给二甲醚的制 取提供了有利条件，也为二甲醚产品的推广应用奠定了基础
二甲醚的性质
二甲醚(DiMethyl Ether, DME)的性质
二甲醚，又称甲醚，最简单的脂肪醚，分子式为CH3OCH3， 相对分子质 量为46.69 常温常压下为无色有轻微醚香味的气体，不刺激皮肤、 不致癌、不会对大气臭氧层产生破坏作用 二甲醚具有优良的混溶性，可以同大多数极性和非极 性的有机溶剂混溶， 例如汽油、四氯化碳、丙酮、氯 苯和乙酸乙酯
二甲醚的性质
较易溶于丁醇，但对多醇类的溶解度不佳 常压下在100mL 水中可溶解3700mL二甲醚，但 是加入少量的助剂后就可与水以任意比例互溶 长期储存或添加少量助剂后就可形成不稳定过氧 化物，易自发爆炸或受热爆炸 人身防护：带隔绝式呼吸器，佩戴防护手套 日本规定二甲醚在空气中的允许浓度为 300cm3/m3 （大气环境标准）
CH3OH =CO + 2H2 H3 COCH3 =CH4 +H2 +CO CO +H2O =CO2 +H2
甲醇气相法制二甲醚
将甲醇蒸汽通过固体（分子筛）催化剂，经
过气相脱水生成二甲醚。该工艺特点是操作简 单, 自动化程度较高, 少量废水废气排放, 排放物低于国家规定的排放标准。 反应温度 200℃, 甲醇转化率达到75%～85%, DME 选择 性大于98%, 产品DME 质量分数≥99.9 %
一步法制二甲醚
合成气一步法的主要特点在于反应的优势,合成甲 醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成。反应平 衡常数大, 由于反应生成的甲醇立即进行脱水反应生 成二甲醚，水又进一步与CO进行水煤气变换反应， 推动平衡不断向甲醇和二甲醚方向移动。因此一步法 工艺中C0转化率远高于二步法CO转化率。合成气中 CO单程转化率高,可达到40. 0% ~75. 0%。但在一步 法生产时，三个反应均为放热反应，因此要求催化剂 有很好耐热性。合成气在反应器内要同时完成甲酵合 成和脱水及水煤气变换的反应，产物为甲醇与二甲醚 的混合物，催化剂由甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化 剂经物理混合而成。合成催化剂与脱水催化剂比例为 l：(3～5)，反应温度为260～290℃。
间接液化技术与工艺
二甲醚的性质
分子式 熔点 / ℃ 临界温度 / ℃
CH3OCH3 -138.5 127
相对分子质量 沸点 / ℃ 临界压力 / MPa
46.07 -24.9 5.37
气体燃烧热 / MJ・kg-1 28.84
蒸发热 / kJ・kg-1 410
自燃温度 / ℃
235
热值 / kJ・kg-1 31450
一步法制备二甲醚流程模块
合成气一步法合成二甲醚按其工艺特点可分为两 相法和三相法。 两相法又称气相法
合成气在固体催化剂表面进行反应。在气相法工 艺中，若使用贫氢合成气为原料气，催化剂表面会 很快积碳，因此须使用富氢合成气为原料气。
具有较高的CO转化率。
但由于二甲醚合成反应是强放热反应，反应所 产生的热量无法及时移走，致使催化剂床层易产生 热点，进而导致催化剂铜晶粒长大，催化剂性能下 降。
醇法，甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相 法。一步法是从合成气直接制取二甲醚，工 艺流程简单，生产成本低，能耗低，具有显 著的经济效益。两步法甲醇气相脱水制二甲 醚是目前工业生产二甲醚的主要方法，该工 艺路线由合成气首先生成甲醇，甲醇再经气 相脱水反应制得二甲醚。
甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～ 140下进行。以浓硫酸为催化剂，其化学反应式如 下:2CH3OH =H3COCH3 +H2O（污染腐蚀，后 处理困难已经淘汰） 甲醇气相法： 催化剂为ZSM分子筛、磷酸铝或γ2Al2O3。甲醇 脱水反应的化学反应式如下。主反应: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 主要副反应